SunRISE地面无线电实验室为高中生提供进行无线电科学和天文学的技能

美国各地的高中生参加了SunRISE地面无线电实验室的无线电科学活动,与NASA的SunRISE任务和密歇根大学合作。

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高中生正在与密歇根大学、美国宇航局喷气推进实验室、,Jove电台、和NASA的SunRISE任务现已计划于2025年推出。太阳辐射干涉仪空间实验是由六颗烤面包机大小的小型卫星组成的阵列,它们将共同研究太阳活动。

SunRISE地面无线电实验室向全国的高中开放,鼓励公民利用多频射电望远镜观测木星、太阳、银河系和地球的无线电发射。来自SunRISE地面无线电实验室的数据将补充SunRISE在太空中进行的测量,使公众参与,并通过真正的公民科学活动教育下一代科学、技术、工程、艺术和数学(STEAM)学者。

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学生楼天线照片
夏季,学生们与密歇根大学的老师、教练和教授合作,在密歇根州立大学气候与空间科学与工程系外为SunRISE地面无线电实验室教学视频装配天线套件。(布伦达·阿亨摄)

参与式科学的独特项目

助理研究科学家Mojtaba Akhavan-Tafti领导密歇根州安阿伯市密歇根大学气候与空间部的SunRISE地面无线电实验室。他指导了一个由密歇根大学博士后和高中生组成的团队,他们将在2024年4月的日全食期间开展第二次大型活动。

其中有一名来自华盛顿社区学院的学生,在夏天帮助他们创造视频教程并推出在线教育计划。尽管航天器正在等待乘坐,但SunRISE GRL团队正在与全国各地的高中开展一项新的无线电科学实验室合作,从两次日食开始。该免费在线项目于8月18日开放,欢迎美国各地的高中参加,并向完成该项目的学生提供NASA结业证书。

“简单地说,太阳发射出一束束极快的带电粒子,在射出的过程中会产生无线电波。有时,太阳表面也会产生一束束磁场。我们称之为行星际日冕物质抛射。如果日冕物质抛射是在撞击地球时向地球方向发射的磁场,它会导致我们的电网、飞行系统、传输系统等的中断,”Akhavan-Tafti说。“极光是这一现象的一个美丽标志,当你看到它们时,它们非常美丽。”

他说,SunRISE地面无线电实验室的首要目标是与高中生接触STEAM。第二个目标是支持SunRISE任务本身,用全国范围内对相同无线电发射的地面观测来补充在太空中观测到的数据。

Akhavan-Tafti说:“学生们将寻找来自发射出的快速粒子的无线电波。当它们还伴随着行星际日冕物质抛射时,无线电波的发射看起来不同。”。“他们正在寻找这些将影响地球的极端太空天气事件,但无线电发射是这些事件的前兆。”

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美国任何有兴趣参加SunRISE地面无线电实验室项目的高中都可以使用天线套件,该项目将向参与项目的学生颁发NASA竣工证书。(布伦达·阿亨摄)

收集太阳辐射的真实世界数据

虽然SunRISE地面实验室是一个面向高中生的公民科学项目,但它有潜力生成可用于进行真实科学的科学质量数据。

Akhavan-Tafti说:“在我们的电离层中发生了太多的事情,这干扰了科学家从太阳上看到的东西。在某些方面,电离层过滤掉了很多好的信号。”。“6颗SunRISE SmallSats将作为一个望远镜协同工作,通过在太空中飞行来观测来自太阳的无线电波,从而避免所有电离层干扰。我们可以通过从这些横跨美国的新型SunRISE-GRL地面天线收集数据来补充SunRISE任务,这些天线是电离层数据的特征地震学,更重要的是,大幅增加了无线电覆盖范围。”

SunRISE地面无线电实验室不仅可以帮助高中生收集数据,还可以提高科学素养,提供射电天文学方面的实践经验,并能够访问在线天文台,同时扩展美国各地的无线电天线网络。密歇根大学工程学院的团队免费提供该项目,将支持部署双偶极天线,并为对该项目感兴趣的学生团队和高中教师提供培训。

丽贝卡·赫尔斯特朗(Rebecca Hullstrung)是华什图技术中学(WTMC)的一名高中生,在夏季期间在SunRISE GRL实习,她从华什图社区学院的天文老师丹尼尔·马杰斯(Daniel Majess)那里了解了SunRISE地面无线电实验室。

她说:“当我了解到这个项目时,我很兴奋地发现它是与NASA的合作伙伴关系,因为我年轻时曾与NASA合作过GAVRT和SETI项目,并且非常喜欢。”。“我发现很有意思的是,团队是如何在这条路上如此投入,以至于这些天线能够继续工作,从制作它们的材料到教授学生射电天文学和公民科学的模块。”

在实习期间,她与一个团队合作,帮助创建价格合理的天线,以便将天线套件交付给全国各地的高中。实习期间,高中生参与了早期工作,开发SunRISE地面无线电实验室天线套件,并为教育项目生成内容。

作为SunRISE地面无线电实验室的一部分,这些天线允许高中生成为公民科学家,与定于2024年发射的SunRISE任务合作,收集无线电发射的真实数据。(布伦达·阿亨摄)

激励下一代太空科学家

赫尔斯特朗说:“能成为这个项目的一部分,能参与到一些有潜力超越自我的事情中去,感觉太棒了。”。“这可能是推动一些学生成为公民科学家的动力。这甚至可能激励他们也开始成为科学家!”

当她开始这个项目时,她没有任何计划在威尔逊中心从事机械工作和帮助制造天线,但她很高兴自己尝试了一下。

她说:“我真的很喜欢这个项目,因为你可以学习和使用以前可能无法获得的技能。”。“作为一名摄影专业的学生,这不是我通常能够掌握的技能,但通过使用这些公民科学课程,这给了你扩大技能范围的机会。”

秋季,该团队制作的天线套件将交付给2500名学生。SunRISE地面无线电实验室于2023-2024学年开始上线,并于2023年10月首次对日环食进行观测。

“这个项目对我来说最激动人心的部分之一是开发学生将要学习的模块。这是我最喜欢的部分之一,因为它使我能够利用我的天文学知识和天线的新知识,帮助整个学校了解我们项目的重要性和cit的重要性伊森科学作为一个整体,”她说。“能更深入地了解太空天气知识,并有机会与美国各地的人们分享这一点,真是一次令人惊叹的经历。”

许多高中及时参加了2023年10月的第一次日食活动,包括密歇根州索尔特圣玛丽的索尔特地区高中;公共关系部博克伦CROEM高中;马萨诸塞州贝尔蒙特市贝尔蒙特高中;和西弗吉尼亚州摩根镇三一基督教学校。

“第一次观测活动使全国各地的高中能够在已知的天体物理现象日食发生的同时捕获数据,并比较其数据,亲自了解全国不同地区如何观测同一事件,从而了解干涉测量如何帮助识别来源Akhavan-Tafti说。“这场运动还让我们作为一个团队改进了我们的指导,更好地帮助我们参与的高中。吸取的教训将用于改进未来的观察运动。”

鼓励感兴趣的高中联系SunRISE地面无线电实验室,以获得天线套件,参加与空间科学和工程专家的每月交互式网络研讨会,并访问免费的教育材料https://sunrise.umich.edu/。SunRISE GRL团队也可以在社交媒体平台上使用手柄进行跟踪@阳光_GRL.

在SunRISE地面无线电实验室项目中,学生监测来自太阳的无线电发射。(已提交照片。)

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